从酸性废水提取稀土新型工艺美国开发成功

据报道,美国宾夕法尼亚州立大学研究人员成功开发了一种酸性矿山排水(AMD,Acid Mine Drainage)两阶段处理工艺,即在减少化学物质用量的情况下,能从酸性废水中提取更高浓度的稀土元素。这也就意味着该新型工艺能使美国能源部和电力科学院研究者更努力从粉煤灰中提取稀土金属,同时也可以让美国本国稀土市场竞争力得到大幅度提升。

煤矿酸性废水图片

据悉,阿巴拉契亚地区煤矿排出的酸性废水,可以说是美国国内重要的稀土来源,即美国来自该地区的稀土元素比来自其他地区更多。

虽然国家国会议员和环保部门一味地把煤矿废水当成危害,但是有些人却开始把这废水作为一种资源,因为它含有许多种对人类生活起到极为重要作用的贵金属元素,稀土就是其中的一种。稀土元素,是智能手机、电动汽车电池和防弹玻璃生产的关键因素。

传统的处理方式是把酸性煤矿废水储存在池子中,然后加入化学物质来中和pH值,进而能使溶解在水中的金属析出,然后沉淀,便可得到70%的稀土元素。然而,其他元素将同废水一起排放。该工艺虽然能提取出稀土元素,但回收效率并未达到最大,且化学添加剂用量偏多,pH值正常要超过7,还未能回收其他元素。

稀土矿图片

针对传统回收工艺的不足,宾夕法尼亚州立大学的研究者贝扎德·瓦兹里·哈萨斯(Behzad Vaziri Hassas)表示,可以向酸性矿山排水中加入二氧化碳,这样能提取更高浓度的稀土和其他关键矿物,并中和pH值,以达到环境修复的目标。当在pH值为5时,酸性矿山排水中90%的铝可实现回收;当在pH值为7时,85%的稀土元素可回收。

此回收工艺的原理是二氧化碳产生化学反应形成碳酸盐固体矿物,故使煤废水pH值降低,增强稀土元素与饱和的碳酸盐结合的能力,并从水中析出。

相对传统工艺来说,新的回收工艺不仅萃取效果更好,而且操作相对简单,制造成本较低。目前该研究成果已在发表于化学工程期刊(Chemical Engineering Journal)。

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